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Biodiversité et fonctionnement des écosystèmes
Daniel Epron
To cite this version:
Daniel Epron. Biodiversité et fonctionnement des écosystèmes. Biodiversité, gestion forestière et politiques publiques (BGF). Séminaire intermédiaire, Sep 2012, Antony, France. 24 p. �hal-01267901�
Biodiversité et fonctionnement des écosystèmes
Gestion
ouverture fragmentation
composition lisière
Impact
habitats réseaux trophiques
Ef fets
diversité taxonomique
&
fonctionnelle des autres
Biodiversité et fonctionnement des écosystèmes
• métrique
peuplem ent li gneux
• indicateur
• biotope
• gestion ≈ perturbation
Gestion
diversité du peuplement
ligneux
Impact fonctionnement biogéochimique
Ef fets
services
écosystémiques : production,
fixation C, eau, sol
Biodiversité et fonctionnement des écosystèmes
• métrique
peuplem ent li gneux
• indicateur
• biocénose
• gestion ≈ outil
Rôle fonctionnel de la diversité des espèces ligneuses dans les écosystèmes forestiers
• La réduction de la diversité entraine une altération des services rendus par les écosystèmes forestiers
- Production de biomasse
- Produits forestiers non ligneux
- Fixation de C => changements climatiques globaux - Cycle de l’eau => climat régional, qualité de l’eau
- Protection des sols (érosions, maintien de la fertilité …)
- Sensibilité aux stress biotiques (invasives, pathogènes, herbivores)
Rôle fonctionnel de la diversité des espèces ligneuses dans les écosystèmes forestiers
• Quels sont les effets de la diversité sur
- La production de biomasse, la production primaire, la séquestration du C
=> les systèmes plus diversifiés surpassent -ils les systèmes moins diversifiés ?
- Les cycles biogéochimiques (décomposition de la matière organique, fixation de N atmosphérique)
=> la « fertilité » est-elle plus élevée dans les systèmes plus diversifiés que dans les systèmes moins diversifiés
- L’efficacité d’utilisation des ressources (nutriments, lumière, eau)
=> les systèmes plus diversifiés sont ils plus efficaces pour acquérir les ressources que les systèmes moins diversifiés ?
• Quels sont les processus qui expliquent l’influence de la diversité sur le fonctionnement des écosystèmes ?
• Dans quels contextes écologiques ces mécanismes agissent ?
Rôle fonctionnel de la diversité des espèces ligneuses dans les écosystèmes forestiers Quels sont les mécanismes qui expliquent les effets de la diversité sur le
fonctionnement des forêts ?
• Facilitation
- Une espèce bénéficie de la présence d’une autre espèce qui modifie l’environnement d’une manière qui lui est profitable
Exemples :
- Mélange incluant une espèce fixatrice d’azote
- Mélange incluant des espèces à litières de qualité contrastée - Ascenseur hydraulique
- Réseaux mycorhiziens
- Protection contre le vent, le froid…
- Effet « nursery »
Rôle fonctionnel de la diversité des espèces ligneuses dans les écosystèmes forestiers
• Complémentarité
- Deux ou plusieurs espèces ont des traits fonctionnels différents permettant une meilleure utilisation des ressources : efficacité d’acquisition (et l’utilisation) des ressources
- Compétition interspécifique moins élevée que la compétition intraspécifique
Exemples :
- Utilisation de différentes formes d’azote
- Utilisation à différents moments (=> phénologie des espèces) - Stratification verticale des houppiers dans la canopée =>
augmentation de la fraction du RPA intercepté
- Stratification verticales des racines => augmente l’utilisation de l’eau / des nutriments par le mélange
- Différentiation de niche ≠ ségrégation de niche
Rôle fonctionnel de la diversité des espèces ligneuses dans les écosystèmes forestiers
• Sélection
- Probabilité d’avoir une espèce très productive augmente lorsque le nombre d’espèces augmente dans un mélange
- Probabilité d’associer deux espèces très complémentaires dans un mélange
- Probabilité d’occurrence d’une espèce « facilitatrice » dans un
mélange
Objets d’étude
Futaie régulière monospécifique
Peuplement mélangé
Forêt
« naturelle »,
« primaire »
Plantation monoclonale
Plantation monospécifique
Plantation mixte
Forêt
« dégradée »,
« secondaire »
N at uralit é
Diversité Observations
descriptives
Expérimentation
Objets d’étude
• Beaucoup moins d’études pour les forêts que pour les écosystèmes
« herbacées » ou les mésocosmes aquatiques
• Observation de forêts existantes présentant des diversités contrastées
Corrélations diversité - fonction
Facteurs « non contrôlés » cachés (hétérogénéité, historique)
Certaines combinaisons d’espèces sont absentes
Objets d’étude
• Plantations expérimentales
Assemblages artificiels
Taille des placettes (effets de bordures)
Organisation spatiale simplifiée
Age identique, structure verticale simplifiée (aérienne et souterraine)
Stade juvénile, perturbation récente (impacts sur le sol, la végétation accompagnatrices …)
Plus adaptées aux espèces à croissance rapide, aux plantations intensives
Nombre d’espèces limité, faible diversité génétique, réseau trophique simplifié
Mais :
permet une analyse plus fine des relations causales entre diversité et
fonction
Mélange de deux espèces
Diversité et production primaire
sp A sp B obs. p red .
Y
sp A sp B obs .
p red .
Y
sp A sp B obs .
pr ed .
Y
sp A sp B obs .
pr ed .
Y
Overyielding
Transgressive
overyielding
Itatinga (Brazil)
Kissoko (Congo)
Itatinga Kissoko
tropical Climate subequatorial
1300 mm (/ ≈ 1300) Rainfall (/ET) 1200 mm (/ ≈ 800)
20°C Temperature 25°C
ferralsols Soil ferralic arenosols
P limited (but fertilized) N / P status N limited
E. grandis / A. mangium Stand E. urograndis / A. mangium
1100 trees / ha density 800 trees / ha
Diversité et production primaire : exemple
Diversité et production primaire : exemple
W ood bi omass ( kgC m
-2)
Itatinga (Brazil) Kissoko (Congo)
Transgressive
overyielding
Epron et al. 2012
Diversité et production primaire : exemple
NP P ( kgC m
-2y
-1) Itatinga (Brazil) Kissoko (Congo)
Diversité et production primaire : exemple
Itatinga (Brazil) Kissoko (Congo)
Compétition
Epron et al. 2012
Diversité et production primaire : exemple
BNP P / AN PP
Itatinga (Brazil) Kissoko (Congo) Fixation N
2à 30 mois
dans 100A (gN m
-2y
-1)
3 21
Stratification verticale de la canopée
Compétition pour
l’eau
Différenciation de niche ou exclusion compétitive
0% 50% 100% 150% 200% 250%
0% 50% 100% 150%
150 - 200 100 - 150 50 - 100 30 - 50 10 - 30 0 - 10
Soillayers(cm)
Species-specific root biomass relatively to monospecific stands (%)
(a) (b)
Species-specific root biomass relatively to monospecific stands (%)
E. grandisroots A. mangiumroots
* *
* *
*
*
*
*
0% 50% 100% 150% 200% 250%
0% 50% 100% 150%
150 - 200 100 - 150 50 - 100 30 - 50 10 - 30 0 - 10
Soillayers(cm)
Species-specific root biomass relatively to monospecific stands (%)
(a) (b)
Species-specific root biomass relatively to monospecific stands (%)
E. grandisroots A. mangiumroots
0% 50% 100% 150% 200% 250%
0% 50% 100% 150%
150 - 200 100 - 150 50 - 100 30 - 50 10 - 30 0 - 10
Soillayers(cm)
Species-specific root biomass relatively to monospecific stands (%)
(a) (b)
Species-specific root biomass relatively to monospecific stands (%)
E. grandisroots A. mangiumroots E. grandisroots A. mangiumroots
